Ejercicio de integración enzimas

Mauricio Eisen, 31 años, muy fumador, fue llevado al hospital tras sufrir un desmayo después del desayuno. Su glucemia al ingresar al hospital fue de 38 mg/ dL .
Durante el año precedente había notado cansancio, debilidad, sensación de hambre y temblores a media mañana que se aliviaban comiendo alimentos que contenían glúcidos.

Tanto la hermana de Mauricio, de 36 años, como su padre presentaban niveles inapropiadamente altos de insulina como consecuencia de una mutación en el gen de la hexoquinasa.
Estudios de la glucoquinasa de la familia revelaron una mutación en el codón 455 que se traducía en un cambio de un ácido glutámico por valina. Estudios cinéticos de la enzima mutada reforzaron la presunción de que la mutación es la causa del síndrome clínico ya que la mutación disminuyó en un 65% el Km de la enzima por la glucosa .

La hexoquinasa, presente en todas las células del organismo, cataliza la siguiente reacción

Glucosa + ATP ----------> Glucosa-6-P + ADP

La glucoquinasa es una isoenzima de la hexoquinasa presente solamente en hígado, páncreas, riñón e intestino.
1.- a) Indica la reacción catalizada por la glucoquinasa

Ambas enzimas se diferencian tanto estructural como funcionalmente
b) El Km de la hexoquinasa por la glucosa es de alrededor de 0.1 mM mientras que el de la glucoquinasa está cerca de 10 mM. Qué indica esta diferencia? Explícalo teniendo en cuenta el concepto de Km.
c) La hexoquinasa es una enzima constitutiva mientras la glucoquinasa es adaptativa
Explica el significado de esta afirmación
d) La hexoquinasa es inhibida alostéricamente por glu-6-P mientra que la glucoquinasa es inhibida por la fructosa-6 P a través de una proteína reguladora de glucoquinasa
Compara ambos mecanismos de regulación.
e) la insulina aumenta la actividad de la glucoquinasa por inducción enzimática, no tiene ningún efecto sobre la hexoquinasa. Explica el significado de inducción enzimática, en que se diferencia de activación enzimática?

Recuerda que la mutación disminuyó en un 65% el Km de la enzima por la glucosa
2.- a) dibuja la curva de V en función de la concentración de sustrato para la enzima normal y la mutada.

La liberación de insulina por el páncreas depende de la cantidad de glucosa captada por la glucoquinasa de las células beta del páncreas, a mayor captación de glucosa mayor libración de la hormona.
b) Explica, utilizando el concepto de Km, la relación entre el defecto genético de la familia Eisen, la hiperinsulinemia y la hipoglucemia que padecen.


3.- a) Dibuja la curva de velocidad en función de la concentración de sustrato para cada una de las isoenzimas normales de las hexo y glucoquinasa considerando los Km respectivos; la velocidad máxima es la misma en ambos casos.
b) Explica la relación que existe entre el Km de una enzima y la afinidad de la enzima por el sustrato ejemplificando con las curvas que dibujaste.
c) Compara la velocidad (actividad) de cada isoenzima normal en las siguientes condiciones:
I) Normoglucemia ([glucosa] = 5.5 mM).
II) Hiperglucemia ([glucosa] = 8 mM).
III) Hipoglucemia ([glucosa] = 3 mM).
d) Considerando que la única fuente de energía del sistema nervioso es la glucosa, discute las consecuencias que tendría en el mismo la presencia de glucoquinasa en vez de hexoquinasa.
e) La función del hígado es mantener los niveles de glucosa en sangre en valores aproximadamente constantes para lo cual debe modificar la velocidad de captación de la glucosa de acuerdo a los valores de la glucemia. Explica las ventajas de la presencia de glucoquinasa en el hígado.